沉积气压对W—S—C复合薄膜结构和摩擦学性能的影响.pdf

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1、2012年6月润滑与密封June2012第37卷第6期LUBRICATIONENGINEERINGVo1．37No．6DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2012．06．016沉积气压对W—S—C复合薄膜结构和摩擦学性能的影响韦春贝代明江侯惠君林松盛赵利(广州有色金属研究院新材料研究所广东广州510651)摘要：采用磁控溅射方法制备W—S—C复合薄膜，研究沉积气压对薄膜结构和摩擦学性能的影响。结果表明，复合膜以非晶或纳米晶结构生长，沉积气压低时薄膜中C含量高，薄膜结构致密；沉积气压高时薄膜中WS含量高，薄膜致密

2、性下降。复合膜硬度在HV420～500之间，并且随着沉积气压的增加，硬度逐渐下降。在潮湿大气中的摩擦磨损实验表明，实验载荷越大摩擦因数越小；随着沉积气压的增加，复合膜的摩擦因数先降低后增加；当沉积气压在0．45～0．55Pa时，复合膜的摩擦因数最低约为0．1，耐磨性能最好。关键词：W—S—C复合膜；沉积气压；结构；硬度；摩擦学性能中图分类号：TG174．4文献标识码：A文章编号：0254—0150(2012)6—069—5InfluenceofDepositionPressureonStructureandTribologicalP

3、roperties0fW．S．CCompositeFilmsWeiChunbeiDaiMingjiangHouHuijunLinSongshengZhaoLi(NewMaterialsDepartment，GuangzhouResearchInstituteofNon—ferrousMetals，GuangzhouGuangdong510651，China)Abstract：W—S—Ccompositefilmswerepreparedbymagnetronsputteringmethod．Influenceofdeposition

4、pressureonthestructureandtribologicalpropertiesofcompositefilmswasinvestigated．Theresultsshowthatthecompositefilmspres-entamorphousornanostructure．HigherCcontentandmorecompactstructureareobtainedwithlowdepositionpressure，whilehigherWScontentandlooserstructureisf0undwit

5、hhigherdepositionpressure．ThemicrohardnessofcompositefilmsisbetweenHV420～500anditdecreaseswithincreasingthedepositionpressure．Theresultsofpin-on—discfrictionandweartestinhumidityairshowthatthefrictioncoeficientofthecompositefilmsdecreaseswithincreasingthetestloadandite

6、xhibitsbetterwearresistanceandthelowestfrictioncoeficient(about0．1)underthedepositionpressureof0．45～0．55Pa．Keywords：W—S-Ccompositefilms；depositionpressure；structure；microhardness；tribologicalpropertiesMoS，、WS等过渡金属硫化物由于摩擦因数极复合薄膜，这种“变色龙”的膜层可以适应不同的低、润滑性能优异而被广泛应用于真空、干燥环境下环

7、境而能保持较低的摩擦因数，即在大气环境下的摩的固体润滑。然而它们对使用环境十分敏感，在含有擦因数约0．15，相当于DLC膜的摩擦学性能；而在水气、氧气等气氛下易于发生氧化而导致摩擦学性能真空或干燥氮气环境下的摩擦因数约0．03，相当于恶化。为了扩大硫系化合物的使用范围，提高其在大WS，的摩擦学性能，这种复合薄膜可以在变化的环境气环境下的摩擦学性能，已有大量研究通过在MoS、下具有良好的耐磨性能。目前已有匈牙利、美国、日WS中添加金属Ti、Cr、Ag、Au等制备复合膜，利本等在w—s．c复合膜方面做了相关研究，然而国内用这些金属的掺入

8、来阻止溅射薄膜柱状晶的生长，从很少有关于这方面的研究报道。而提高薄膜的致密度，增加薄膜抗氧化能力，降低晶有研究表明，w．s—c薄膜的摩擦学性能不仅与薄界开裂倾向，提高薄膜的硬度和耐磨性能⋯。膜的结构、C含量有关，并且与膜层中S的含量也